盛會(huì) 郭輝 陳恒峰 楊相飛

摘要：介紹藍(lán)牙、GPRS、UWB、Wi-Fi這4種常用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的主要特點(diǎn)、應(yīng)用領(lǐng)域及存在的不足，闡述其相互關(guān)系和融合問(wèn)題，描述不同無(wú)線傳輸協(xié)議的輻射問(wèn)題，為無(wú)線個(gè)域網(wǎng)（WPAN）和數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）領(lǐng)域的迅速發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞：藍(lán)牙；GPRS；UWB；Wi-Fi；無(wú)線網(wǎng)絡(luò)

中圖分類(lèi)號(hào)：TN014 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-1161（2016）07-0060-04

接入技術(shù)主要分為有線接入和無(wú)線接入兩種，其中無(wú)線接入技以電磁波為媒介，省去了繁瑣的布線問(wèn)題。隨著無(wú)線個(gè)域網(wǎng)（WPAN）的升溫，計(jì)算機(jī)、通信與家電的融合逐步走進(jìn)人們?nèi)粘Ｉ睿偈苟叹嚯x數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)迅速膨脹。數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）可對(duì)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視和控制，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設(shè)備管控、參數(shù)設(shè)定及信息報(bào)警等功能。但通信技術(shù)在很大程度上限制了其發(fā)展。無(wú)線接入技術(shù)的不斷發(fā)展更新，為WPAN組成無(wú)線、高速、互聯(lián)的個(gè)人化信息網(wǎng)絡(luò)和SCADA發(fā)展提供了新機(jī)遇。

1 藍(lán)牙技術(shù)

為除去設(shè)備間的“最后”連接，滿足移動(dòng)設(shè)備在WAPN內(nèi)的通訊。1994年，瑞典愛(ài)立信公司在“多通信鏈路（Multi-Communicator Link，MC Link）課題中，通過(guò)無(wú)線電射頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)移動(dòng)設(shè)備與周?chē)骷ミB，并將這種無(wú)線互連技術(shù)規(guī)范命名為藍(lán)牙（Bluetooth）。SIG為推廣藍(lán)牙技術(shù)，將其標(biāo)準(zhǔn)全部公開(kāi)，只要產(chǎn)品最終通過(guò)SIG藍(lán)牙產(chǎn)品兼容性測(cè)試，就可推向市場(chǎng)。這使得藍(lán)牙成為一種開(kāi)放性的、短距離無(wú)線數(shù)據(jù)和語(yǔ)音通信全球規(guī)范。

1.1 特點(diǎn)

藍(lán)牙設(shè)備間可快速方便地建立無(wú)線連接，具有較強(qiáng)的移植性、安全性，且設(shè)備地址唯一，支持皮可網(wǎng)與分散網(wǎng)等組網(wǎng)方式。

1） 低功耗，體積小，便于集成。藍(lán)牙設(shè)備有4種通信模式，其中除激活模式為正常工作狀態(tài)外，呼吸、保持和休眠模式為低功耗模式。藍(lán)牙設(shè)備的體積較小，可以很方便的嵌入和集成。

2） 采用跳頻擴(kuò)頻技術(shù)。將2.402～2.480 GHz頻段分成79個(gè)頻點(diǎn)，通過(guò)頻點(diǎn)間跳轉(zhuǎn)來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)，頻點(diǎn)排列順序采用偽隨機(jī)方式，每秒頻率改變1 600次。跳頻技術(shù)使藍(lán)牙的無(wú)線鏈路具備更高的安全性和抗干擾能力，但目前藍(lán)牙設(shè)備的傳輸距離僅10 m。

3） 采用時(shí)分復(fù)用多路訪問(wèn)技術(shù)。藍(lán)牙設(shè)備通過(guò)數(shù)據(jù)包的形式按時(shí)隙傳送數(shù)據(jù)，在很大程度上避免了無(wú)線通信中的“碰撞”和“隱藏終端”等問(wèn)題。

4） 可同傳語(yǔ)音和數(shù)據(jù)。藍(lán)牙使用電路交換和分組交換技術(shù)，支持異步數(shù)據(jù)信道、三路語(yǔ)音信道，以及異步數(shù)據(jù)與同步語(yǔ)音同時(shí)傳輸。

5） 對(duì)人體安全影響不大。經(jīng)世界衛(wèi)生組織和IEEE等專(zhuān)家檢測(cè)，藍(lán)牙輻射不會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生危害。其輸出功率僅為移動(dòng)電話功率的一小部分（1 mW），只有微弱部分被人體吸收。

1.2 應(yīng)用領(lǐng)域及產(chǎn)品

目前，藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)提供多種應(yīng)用模型，包括藍(lán)牙芯片、藍(lán)牙適配器、藍(lán)牙耳機(jī)、藍(lán)牙數(shù)碼相機(jī)和藍(lán)牙標(biāo)簽等。將上述設(shè)備組成一個(gè)微微網(wǎng)（Piconet），多個(gè)微微網(wǎng)間可以相互傳輸信息，設(shè)備間可隨時(shí)隨地進(jìn)行通信。藍(lán)牙技術(shù)廣泛地應(yīng)用于無(wú)線醫(yī)療監(jiān)護(hù)、電力抄表、智能交通和智能家居控制等多種領(lǐng)域。

1.3 存在的問(wèn)題

1） 干擾問(wèn)題。藍(lán)牙和ZigBee，RFID，HomeRF，WLAN等共同工作在2.4 GHz免費(fèi)ISM頻段，所以彼此間的干擾不可避免。同時(shí)，藍(lán)牙皮可網(wǎng)之間數(shù)據(jù)的同頻和鄰頻干擾也同樣存在。

2） 藍(lán)牙技術(shù)數(shù)據(jù)傳輸安全問(wèn)題。單元密鑰的使用容易受外界針對(duì)性攻擊；藍(lán)牙單元提供的個(gè)人識(shí)別碼存在安全問(wèn)題。譚永亮等在分析藍(lán)牙加密算法的基礎(chǔ)上，提出另一種以IDEA為基礎(chǔ)的藍(lán)牙加密算法；徐向東等通過(guò)充分分析藍(lán)牙數(shù)據(jù)安全加密算法中的不足，提出用DES加密算法替代原有EO加密算法。

2 GPRS技術(shù)

GPRS是General Packet Radio Service（通用無(wú)線分組業(yè)務(wù)）的縮寫(xiě)，為疊加在GSM網(wǎng)絡(luò)上的二級(jí)網(wǎng)絡(luò)，因此系統(tǒng)升級(jí)較為方便，只需做軟件升級(jí)，硬件變動(dòng)較少。設(shè)備通過(guò)接入GPRS網(wǎng)絡(luò)與在Internet互聯(lián)網(wǎng)上的服務(wù)器完成數(shù)據(jù)交換。

2.1 技術(shù)優(yōu)勢(shì)

1） 永遠(yuǎn)在線，快速登錄。用戶(hù)開(kāi)通GPRS業(yè)務(wù)功能后，開(kāi)機(jī)就會(huì)建立聯(lián)系并附著在網(wǎng)絡(luò)上保持連接，發(fā)出請(qǐng)求即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。之后使用只需激活就可快速登陸到互聯(lián)網(wǎng)。

2） 高速傳輸。實(shí)際速率受編碼和軟硬件限制，在同時(shí)啟用8個(gè)信道進(jìn)行GPRS數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，速率可達(dá)115 kb/s。實(shí)際應(yīng)用中為保證GSM話音優(yōu)先傳送，最多只用4個(gè)信道進(jìn)行GPRS數(shù)據(jù)傳輸，因此實(shí)際速率約為30～56 kb/s。

3） 按量收費(fèi)。只有用戶(hù)在實(shí)際收發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)才占用GPRS網(wǎng)絡(luò)資源，平時(shí)掛在網(wǎng)上并不會(huì)產(chǎn)生任何數(shù)據(jù)流量和收費(fèi)。GPRS數(shù)據(jù)傳輸與話音傳輸可同時(shí)進(jìn)行，也可以切換進(jìn)行。

4） 資源利用率高。為解決傳統(tǒng)電路交換中的信道占用問(wèn)題，GPRS采用“分組”技術(shù)，僅在數(shù)據(jù)通信時(shí)占用信道資源，使信道利用率得到提高。增加分層網(wǎng)絡(luò)功能，與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)有很好的兼容性，支持TCP/IP協(xié)議，可快速將數(shù)據(jù)從遠(yuǎn)端傳送到服務(wù)器上。

2.2 應(yīng)用

采用GPRS技術(shù)的SCADA，在實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)線分布式系統(tǒng)監(jiān)控管理的同時(shí)，使系統(tǒng)部署的靈活性大大增強(qiáng)。同時(shí)嵌入式GPRS模塊的研制，使其應(yīng)用更加便捷。

GPRS個(gè)人業(yè)務(wù)有移動(dòng)商務(wù)、移動(dòng)辦公、娛樂(lè)休閑、定位服務(wù)等。

GPRS行業(yè)應(yīng)用有：1） 分散數(shù)據(jù)采集。GPRS發(fā)送和接收數(shù)據(jù)可以在端到端分組轉(zhuǎn)移模式下進(jìn)行，從而節(jié)省電路交換模式的網(wǎng)絡(luò)資源。特別適用于采集點(diǎn)分散，間斷的、突發(fā)性的、頻繁的、少量的數(shù)據(jù)傳輸或偶爾的大數(shù)據(jù)量傳輸。2） 智能公交管理。公交管理主要按照調(diào)度中心時(shí)刻表進(jìn)行，而采用GPS和GPRS相結(jié)合的移動(dòng)終端后，車(chē)輛可實(shí)時(shí)向調(diào)度中心匯報(bào)自身位置，并通過(guò)電子站牌發(fā)布，方便市民出行。3） 銀行交易。移動(dòng)無(wú)線POS機(jī)的出現(xiàn)，擺脫了傳統(tǒng)線路束縛，使銀行業(yè)務(wù)得到拓展。4） 家居智能化。通過(guò)手機(jī)實(shí)時(shí)操縱家庭中的各種設(shè)備，如音視頻設(shè)備、照明系統(tǒng)、空調(diào)和安防系統(tǒng)，使家居生活更加安全舒適。

2.3 技術(shù)缺陷

1） 終端不支持無(wú)線終止功能。目前GPRS終端尚不具備無(wú)線終止接收來(lái)電服務(wù)，可能限制其在非語(yǔ)音服務(wù)市場(chǎng)的推廣。同時(shí)GPRS裝載的WAP手機(jī)瀏覽器，未經(jīng)授權(quán)內(nèi)容也會(huì)發(fā)送給用戶(hù)并收費(fèi)。

2） 干擾問(wèn)題。所有無(wú)線通信技術(shù)都面臨網(wǎng)內(nèi)和網(wǎng)外干擾問(wèn)題。干擾會(huì)造成空中接口信息扭曲或破壞，而且接受方難以還原，造成GSM話音質(zhì)量下降和GPRS錯(cuò)誤數(shù)據(jù)包重傳。如果干擾時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，可能造成服務(wù)中斷。

3） 分組數(shù)據(jù)信道（PDCH）分配失敗。PDCH作為GPRS傳送數(shù)據(jù)包信道，具有固定和動(dòng)態(tài)分配兩種方式。在固定分配情況下，專(zhuān)用的PDCH僅給使用GPRS的用戶(hù)提供業(yè)務(wù)；在動(dòng)態(tài)分配時(shí)，利用多余話音信道為用戶(hù)提供業(yè)務(wù)。GPRS用戶(hù)的PDCH分配量取決于所在區(qū)域空閑的話音信道。此外，PCU資源短缺也會(huì)引起PDCH分配失敗。

3 UWB技術(shù)

超寬帶（UWB）技術(shù)是一種能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)線局域網(wǎng)（WLAN）和WAPN無(wú)線互聯(lián)的技術(shù)。2002年美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)（FCC）修訂了第15標(biāo)準(zhǔn)，將UWB定義為：相對(duì)帶寬大于0.2或在傳輸?shù)娜魏螘r(shí)刻絕對(duì)帶寬不小于500 MHz的信號(hào)；將信號(hào)帶寬定義為：低于最高發(fā)射功率10 dB的截止頻率間的帶寬。UWB的頻段在3.1G～10.6 GHz之間，發(fā)射功率需控制在1 mW以下。

UWB是一種無(wú)載波通信技術(shù)，通過(guò)沖擊脈沖的陡峭上升和下降時(shí)間的對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行直接調(diào)制，而非傳統(tǒng)的把信號(hào)從基帶調(diào)制到載波上。因此UWB技術(shù)又被稱(chēng)作無(wú)載波傳輸技術(shù)、基帶傳輸技術(shù)或沖激無(wú)線電技術(shù)。其基本原理是信息論中的“香農(nóng)公式”，即：。從式中可以看出，帶寬B的增加使信道容量C的升高遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于信號(hào)功率S上升所帶來(lái)的效應(yīng)。

3.1 技術(shù)優(yōu)勢(shì)

1） 傳輸速率高。UWB高速數(shù)據(jù)傳輸具有兩層含義。一是普通意義上的高速數(shù)據(jù)傳輸：即在室內(nèi)同時(shí)激活5～10臺(tái)UWB設(shè)備，以12.5～62.5 Mb/s的速率傳輸1～10 m；其二為極高速數(shù)據(jù)傳輸，在幾米范圍內(nèi)可實(shí)現(xiàn)幾G/s的傳輸速率。

2） 多徑分辨能力強(qiáng)。從時(shí)域角度講，UWB系統(tǒng)的脈沖寬度僅為納秒級(jí)，具有較高的時(shí)間分辨力；從頻域角度分析，多徑衰落只存在某些頻點(diǎn)處，而UWB極寬的帶寬使能量衰落只占很小一部分。通過(guò)多徑環(huán)境試驗(yàn)對(duì)比，在常規(guī)無(wú)線電信號(hào)衰落達(dá)到10～30 dB時(shí)，UWB的衰落不到5 dB。

3） 電磁兼容性好。FCC規(guī)定，UWB的發(fā)送功率譜密度需低于41.3 dBm/MHz，僅相當(dāng)于普通非UWB接收機(jī)的寬帶白噪聲。

4） 發(fā)射功率低、功耗小，綠色環(huán)保。UWB信號(hào)無(wú)需載波，略去了發(fā)射連續(xù)載波時(shí)消耗的大量能量，打破了過(guò)去任何一項(xiàng)傳輸技術(shù)的功耗和帶寬成正比的定律。UWB高速通信時(shí)的功耗僅為幾毫瓦至幾十毫瓦。民用設(shè)備的功率約為傳統(tǒng)移動(dòng)電話的1/10、藍(lán)牙設(shè)備的1/20，不會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生影響。

5） 系統(tǒng)安全性好。UWB信號(hào)隱蔽在環(huán)境噪聲和其它信號(hào)中，解調(diào)時(shí)必須采用與發(fā)端一致的擴(kuò)頻碼脈沖序列，具有低截獲能力。

3.2 應(yīng)用

UWB具有很高的定位精度和極強(qiáng)的穿透能力，可以將定位與通信合一。與GPS衛(wèi)星可視范圍內(nèi)的絕對(duì)地理位置定位不同，UWB可在室內(nèi)和地下進(jìn)行精確定位并給出相對(duì)位置，因此在穿墻成像、信息通信、車(chē)載雷達(dá)、醫(yī)療電子、近距離高精度定位等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

3.3 局限性

首先，UWB技術(shù)的脈沖持續(xù)時(shí)間較短，對(duì)檢測(cè)接收脈沖具有一定影響。其次，傳統(tǒng)收發(fā)信機(jī)只需控制外噪聲，而UWB板載微控制器噪聲是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。再次，UWB系統(tǒng)需在靈活支持多速率、復(fù)雜度、發(fā)送峰值功率、帶寬效率和用BER表示性能間達(dá)成折衷。

4 Wi-Fi技術(shù)

Wi-Fi即“無(wú)線保真”（Wireless Fidelity），指802.11標(biāo)準(zhǔn)的IEEE802.11b子集。多用的IEEE802.11b與IEEE802.11g設(shè)備使用2.400 0～2.483 5 GHz的免許可頻段?，F(xiàn)IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)被統(tǒng)稱(chēng)作Wi-Fi。作為一種在百米內(nèi)支持互聯(lián)網(wǎng)接入的重要技術(shù)，與藍(lán)牙同屬短距離無(wú)線技術(shù)。

Wi-Fi網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是在Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)在有線寬帶網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，配備無(wú)線網(wǎng)卡和一臺(tái)AP（Access Point），即“無(wú)線訪問(wèn)接入點(diǎn)”或“橋接器”。通過(guò)配置多個(gè)接入點(diǎn)AP形成一個(gè)連續(xù)覆蓋區(qū)域，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)漫游。

4.1 技術(shù)優(yōu)勢(shì)

1） 業(yè)務(wù)可集成。Wi-Fi技術(shù)在OSI參考模型的數(shù)據(jù)鏈路層上與以太網(wǎng)完全一致，因此可以利用已有的有線資源進(jìn)行Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)部署，快速形成無(wú)縫網(wǎng)絡(luò)覆蓋。

2） 無(wú)需布線。通過(guò)在人員密集的公共場(chǎng)所設(shè)置無(wú)線網(wǎng)絡(luò)“熱點(diǎn)”進(jìn)行互聯(lián)網(wǎng)連接，只要用戶(hù)處于“熱點(diǎn)”范圍內(nèi)，即可快速便捷接入。

3） 覆蓋范圍廣，傳輸速度快。網(wǎng)絡(luò)覆蓋半徑可達(dá)100 m。在傳輸速率方面，IEEE802.11n可以將WLAN的傳輸速率由目前的54 Mbp提高到300 Mbp，甚至達(dá)600 Mbp。

4） 兼容性好且綠色環(huán)保。802.11n是一個(gè)完全可編程硬件平臺(tái)，不同系統(tǒng)可通過(guò)不同軟件在802.11n上兼容，使802.11n兼容所有802.11系列協(xié)議。Wi-Fi應(yīng)用中，IEEE802.11實(shí)際發(fā)射功率約60～70 mW，且不會(huì)與人體直接接觸。較發(fā)射功率為0.2～1.0 W的蜂窩電話更健康、安全。

4.2 應(yīng)用

1） Wi-Fi技術(shù)的市場(chǎng)發(fā)展。WiFi組網(wǎng)方式多種多樣，不但個(gè)人家庭中可以用到，醫(yī)療保健、企業(yè)辦公、休閑會(huì)所、圖書(shū)館等人員密集場(chǎng)所均可用到。最值得一提的是，在具有Wi-Fi模塊的智能手機(jī)上安裝相應(yīng)VOIP軟件后，可實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音通話。

2） Wi-Fi定位技術(shù)的發(fā)展。實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)（RTLS）可在一定區(qū)域內(nèi)對(duì)車(chē)輛和人員進(jìn)行實(shí)時(shí)定位跟蹤。Wi-Fi快速定位特別是首次快速定位的實(shí)時(shí)性較好。

3） Wi-Fi可作為有線接入技術(shù)和蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)的補(bǔ)充。鑒于家庭網(wǎng)絡(luò)及小型辦公網(wǎng)絡(luò)對(duì)Wi-Fi技術(shù)的大量需求，電信運(yùn)營(yíng)商一般都在安裝網(wǎng)絡(luò)時(shí)架設(shè)了Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)。4G代表的蜂窩網(wǎng)絡(luò)和Wi-Fi憑借各自無(wú)可取代的特點(diǎn)共存互補(bǔ)，是發(fā)展的必然趨勢(shì)。

4.3 技術(shù)瓶頸

1） Wi-Fi單點(diǎn)覆蓋半徑僅100 m，且信號(hào)隨距節(jié)點(diǎn)距離增加而減弱，移動(dòng)性能也不佳。在室內(nèi)較為復(fù)雜的環(huán)境，容易導(dǎo)致信號(hào)多徑效應(yīng)。

2） Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)的安全性差強(qiáng)人意。802.11提供一種名為WEP的加密算法，但由于Wi-Fi缺少有線網(wǎng)絡(luò)的物理結(jié)構(gòu)，因此對(duì)方在信號(hào)覆蓋范圍內(nèi)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)卡就可以訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)，占用帶寬，造成信息泄露。Wi-Fi使用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)頻率無(wú)需顯式申請(qǐng)，容易網(wǎng)絡(luò)飽和及受到攻擊。

5 WiMAX技術(shù)

隨著IPTV、流媒體等業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，用戶(hù)對(duì)“最后一公里”寬帶化的需求越發(fā)強(qiáng)烈。WiMAX（Worldwide Interoperability forMicrowave Access）全球微波接入互操作性，作為“最后一公里”的無(wú)線接入手段，可以使網(wǎng)絡(luò)部署的靈活性和可搬移性得到提高，常被作為802.16的代名詞。其既可以提供數(shù)據(jù)接入業(yè)務(wù)，也可實(shí)現(xiàn)基于寬帶的NGN話音業(yè)務(wù)。

WiMAX工作頻率在2～66 GHz之間，信道帶寬可在1.5～20 MHz范圍內(nèi)調(diào)整，使其在所分配的信道帶寬內(nèi)更好的利用頻譜資源。采用宏小區(qū)方式的WiMAX技術(shù)，覆蓋半徑最大可達(dá)50 km。使用20 MHz信道帶寬時(shí)，共享數(shù)據(jù)的傳輸速率可達(dá)70 Mbit/s（覆蓋半徑為3～5 km）。同時(shí)，可采用多扇區(qū)技術(shù)提高系統(tǒng)容量。

5.1 特點(diǎn)

WiMAX相比傳統(tǒng)有線寬帶具有以下特點(diǎn)：

1） 靈活性強(qiáng)。WiMAX可快速在任何臨時(shí)站點(diǎn)建立，省去繁瑣的線路布置。而且系統(tǒng)資源可依據(jù)用戶(hù)需求和信道狀況進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，使資費(fèi)更加合理，同時(shí)也避免了資源的浪費(fèi)。

2） 應(yīng)用范圍廣。由于WiMAX具有足夠的覆蓋范圍，因此在有線寬帶不便部署的區(qū)域，WiMAX表現(xiàn)出更大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，打破ADSL接入必須在5 km以?xún)?nèi)的距離限制。

3） 成本低。在距離市區(qū)較遠(yuǎn)的城郊和農(nóng)村地區(qū)，布線問(wèn)題使傳統(tǒng)寬帶接入成本迅速提升。而WiMAX通過(guò)單個(gè)基站就可為成千上萬(wàn)用戶(hù)提供不同服務(wù)，有效解決成本問(wèn)題。

5.2 應(yīng)用

WiMAX的應(yīng)用主要定位在兩個(gè)方面：一是依據(jù)WiMAX無(wú)線專(zhuān)線速度快、建設(shè)周期短、接入方式簡(jiǎn)單、資費(fèi)便宜的優(yōu)點(diǎn)，將其作為有線寬帶接入方式的有力補(bǔ)充，擴(kuò)展寬帶接入范圍并增加其靈活性；另一個(gè)是與WiFi技術(shù)分別致力于城域網(wǎng)與局域網(wǎng)2個(gè)互補(bǔ)領(lǐng)域，WiMAX解決“最后一公里”，WLAN解決“最后一百米”。WiMAX的出現(xiàn)，為寬帶無(wú)線接入提供了理論基礎(chǔ)和技術(shù)支持，為寬帶無(wú)線接入技術(shù)的發(fā)展指明了方向。

5.3 存在的問(wèn)題

1） 嚴(yán)格來(lái)講，WiMAX不是真正意義上的移動(dòng)通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，只是無(wú)線城域網(wǎng)的一項(xiàng)技術(shù)。只有達(dá)到802.16 m才能成為具有無(wú)縫切換功能的移動(dòng)通信系統(tǒng)，但相關(guān)進(jìn)展尚有不確定性。

2） 頻率分配是WiMAX發(fā)展的前提，而世界各國(guó)對(duì)WiMAX的頻段尚沒(méi)有明確一致的意見(jiàn)。為增加信號(hào)的移動(dòng)性能，802.16e將頻率限制在6 GHz以下需許可證頻段，全球范圍內(nèi)的6 GHz以下頻率資源非常緊張，頻率分配同樣存在不確定性因素。

6 ZigBee技術(shù)

ZigBee作為新一代無(wú)線通訊技術(shù)，之前也被稱(chēng)為HomeRF Lite，RF- EasyLink，fireFly無(wú)線電技術(shù)?；贗EEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)和ZigBee網(wǎng)絡(luò)協(xié)議而設(shè)計(jì)的ZigBee無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，主要適用于短距離、低功耗且傳輸速率不高及具有典型周期性、間歇性數(shù)據(jù)和低反應(yīng)時(shí)間的電子設(shè)備間無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸。

6.1 特點(diǎn)

1） 低功耗。ZigBee技術(shù)采用休眠喚醒工作模式，有較低的傳輸速率和較近的傳輸距離，發(fā)射功率僅為1 mW。

2） 網(wǎng)絡(luò)容量大。ZigBee網(wǎng)絡(luò)具有三種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，每種結(jié)構(gòu)都包括一個(gè)協(xié)調(diào)器和若干不同數(shù)量的路由器或終端設(shè)備，協(xié)調(diào)器可以帶有255個(gè)激活節(jié)點(diǎn)（藍(lán)牙只有8個(gè)），理論上可以組建65 535個(gè)節(jié)點(diǎn)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)。

3） 支持自組網(wǎng)，自恢復(fù)能力強(qiáng)。由ZDO定義的Coordinator發(fā)起網(wǎng)絡(luò)，其它設(shè)備會(huì)自動(dòng)搜尋網(wǎng)絡(luò)并加入其中。當(dāng)預(yù)先確定的網(wǎng)絡(luò)路徑發(fā)生變化或中斷時(shí)，動(dòng)態(tài)路由結(jié)合網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)模塊會(huì)重新尋找通信對(duì)象并構(gòu)建新的網(wǎng)絡(luò)通道，保證數(shù)據(jù)傳輸可靠性。

6.2 技術(shù)瓶頸

ZigBee的網(wǎng)絡(luò)封包格式與IP網(wǎng)絡(luò)不同，導(dǎo)致其不能與IP網(wǎng)絡(luò)互連互通，這在很大程度上阻礙著ZigBee的應(yīng)用和發(fā)展。

目前，國(guó)內(nèi)ZigBee技術(shù)主要采用ISM頻段中的2.5 GHz頻率，存在衍射能力弱的問(wèn)題，導(dǎo)致室內(nèi)信號(hào)質(zhì)量較差。有些廠家使用射頻功放增加信號(hào)強(qiáng)度，但會(huì)造成額外的輻射污染，與ZigBee節(jié)能的初衷背道而馳。

6.3 應(yīng)用

ZigBee作為近距離、低成本、低功耗、低數(shù)據(jù)速率的雙向無(wú)線通信技術(shù)，已廣泛應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈中的M2M行業(yè)，如智能電網(wǎng)、智能家居、井下人員定位、供應(yīng)鏈自動(dòng)化、工業(yè)自動(dòng)化、數(shù)字化醫(yī)療、農(nóng)業(yè)自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)等領(lǐng)域。

7 結(jié)語(yǔ)

雖然無(wú)線網(wǎng)絡(luò)存在傳輸效率、可靠性及安全性問(wèn)題，但其優(yōu)勢(shì)顯而易見(jiàn)。伴隨著移動(dòng)通信和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高速發(fā)展，二者之間的融合越來(lái)越明顯，移動(dòng)通信逐步走向?qū)拵Щ?，寬帶接入逐步走向無(wú)線化，通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)融合成為必然趨勢(shì)。

參考文獻(xiàn)

[1] 錢(qián)志鴻，劉丹.藍(lán)牙技術(shù)數(shù)據(jù)傳輸綜述[J].通信學(xué)報(bào)，2012（4）：143-151.

[2] 許濤.超寬帶定位系統(tǒng)中基帶信號(hào)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].廈門(mén)：廈門(mén)大學(xué)，2013.

[3] 李娟.基于ZigBee技術(shù)的收費(fèi)站人員設(shè)備定位系統(tǒng)研究[D].長(zhǎng)安：長(zhǎng)安大學(xué)，2012.